051210环境中多溴联苯醚类( PBDEs) 化合物污染研究

收稿:2005年9月,收修改稿:2006年5月　3国家自然科学基金重点项目资助(N o.20437020)33通讯联系人　e 2mail :xuxb @

环境中多溴联苯醚类(PB DEs)化合物污染研究

3

魏爱雪　王学彤　徐晓白

33

(中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室　北京100085)

摘　要　由于环境中P BDEs 的浓度在快速增长且已在世界各地普遍存在,又因P BDEs 的化学结构与

PC B 和DDT 非常相似,因此P BDEs 的环境毒性越来越多地受到学者们的关注。本文介绍P BDEs 在环境介质中如水介质(河流、海洋、废水和沉积物),野生动物(海洋哺乳动物、鱼)和人体组织内(母乳、血清、脂肪)的分布及其毒性效应和对人类健康的威胁,着重介绍美国所进行的两个研究实例,也介绍了有关国家对P BDEs 采取的预防和控制措施。

关键词　P BDEs 阻燃剂　环境污染　人体健康中图分类号:X50　文献标识码:A 文章编号:10052281X (2006)0921227207

The Pollution R esearch Aspect on Poly 2Brominated Diphenyl

Esters(PBDEs)in E nvironment

Wei Aixue Wang Xuetong Xu Xiaobai

33

(State K ey Laboratory of Environmental Chemistry &Eco 2T oxicology ,Research Center for Eco 2Environmental Sciences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100085,China )

Abstract The concentration of P BDEs (poly 2brominated diphenyl esters )is rapidly increasing and it can be found every where in the w orld.The chemical structure of P BDEs is very similar to PC B and DDT ,s o there is an increasing body of scientists who concern the toxic aspects of P BDEs in environment.This paper introduces P BDEs distribution status in environmental media such as aqueous medium (river ,ocean ,effluent ,sediment ),wildlife (marine mammals ,fish ),human tissues (breast milk ,blood serum ,adipose ),its toxicity effects and threaten to human health.Em phasis is put on tw o research exam ples made in the United States.The prevention and control measures adopted in s ome countries are als o introduced.

K ey w ords P BDEs ;flame retardants ;environmental pollution ;human health

1　引言

多溴二苯醚(polybrominated diphenyl esters ,P BDEs )是一种重要的有机卤素化合物,它对环境已产生越来越严重的影响。P BDEs 作为阻燃剂被广泛用于纺织、家具、建材、交通工具和电子产品中。当今,P BDEs 已在数千种产品中存在,大约构成产品重量的5%—30%。

P BDEs 是一类以溴为基础的化合物,按所含的溴原子数分类,有209种同类物(congeners )。常见的

如四溴二苯醚(tetra 2BDEs )、五溴二苯醚(penta 2

BDEs )、六溴二苯醚(hexa 2BDEs )、八溴二苯醚(octa 2BDEs )和十溴二苯醚(deca 2BDEs )等,分别含有4、5、6、8、10个溴原子。在P BDEs 的209种同类物中,有6种化合物被科学家研究得最为普遍和深入。它们是BDE 247、BDE 299、BDE 2100、BDE 2153、BDE 2154和BDE 2209。一些化合物的化学结构见表1,而BDE 2209是hexa 2BDEs 或deca 2BDEs 。

据报道,1990年世界上阻燃剂的年产量是60万吨,其中含溴的阻燃剂是15万吨,P BDEs 是5万

第18卷第9期2006年9月

化　学　进　展

PROG RESS I N CHE MISTRY

Vol.18No.9

　Sep.,2006

表1　常用溴代阻燃剂中P BDE同类物的化学结构及浓度[1]

T able1　P BDE congeners in a comm on brominated flame retardant[1]

P BDEs structure concn.(%,wΠw)

472,2′,4,4′2T eBDE37

992,2′,4,4′,52PeBDE35

1002,2′,4,4′,62PeBDE618

1532,2′,4,4′,5,5′2HxBDE319

1542,2′,4,4′,5,62HxBDE215

852,2′,3,4,4′2PeBDE116

1382,2′,3,4,4′,52HxBDE0141

662,3′,4,4′2T eBDE0122

282,4,4′2T rBDE0111

172,2′42T rBDE01022

1832,2′,3,4,4′,5′,62H pBDE detected,not quantified

吨[1]。产品分布情况是北美40%,远东30%,欧洲25%[2]。8个生产P BDEs的公司分布在法国、英国、以色列、日本、荷兰和美国。1992年世界上阻燃剂的年产量是60万吨,1999年世界上P BDEs的需求量超过6万吨[3]。2001年世界市场供应deca2BDEs 5600吨,octa2BDEs3790吨,penta2BDEs7500吨。2002年世界产量估计仍要增长,其中deca2BDEs产量增长为23900吨,octa2BDEs13600吨和penta2BDEs 8300吨[4]。

2　PB DEs与PCBs是性质相当的化合物过去30年,P BDEs被广泛使用,通过生产、使用和处置等过程进入环境。在化学结构上P BDEs与多氯联苯(PC Bs)和DDT相似。它们的化学性质、环境中的持久性和分布情况也是相似的。在环境中的废水、沉积物、野生动物(包括海洋哺乳动物、鱼、鸟和蛋)和人类(奶、血清和脂肪组织等)均有P BDEs 检出[5]。由于P BDEs尚没有包括在斯得哥尔摩公约规定禁用的12种化合物名单中,因此对它的研究不够深入,但它在环境中浓度增长的速度很快,大约是每隔2—5年增加一倍,海洋哺乳动物如海豹的体内浓度,每隔118年就能增加一倍[6]。

3　对环境和人类的污染概况

研究指出,1972—1997年期间,瑞典妇女母乳中P BDEs每隔5年浓度加倍,起支配作用的是BDE2 47[7]。1992—2002年温哥华妇女母乳中P BDEs的浓度增加了5倍。美国妇女母乳中P BDEs的浓度比欧洲妇女要高10—100倍[8]。由于瑞典妇女母乳中的P BDEs含量自1970年初开始指数上升,从而引起国际上的关注,各国相继开展了调查工作。

在人体脂肪组织中也检测到P BDEs的存在。瑞典在1995—1997年,检测了77人的脂肪组织,其中BDE247的浓度范围为318—16ngΠg,平均值为415 ngΠg[9]。比利时2000年检测了9名妇女脂肪组织中P BDEs的5种同类物(BDE228,249,299,2100,2153)的浓度,结果浓度范围是在214—1117ngΠg之间,平均值为513ngΠg[10]。日本人脂肪组织中,P BDEs的7种同类物(BDE228,247,2100,299,2154,2153,2183)的浓度范围为01466—21753ngΠg,平均值为11288 ngΠg[11]。新加坡在2003—2004年测定了16位怀孕妇女脂肪组织,deca2BDE和octa2BDE5种同类物(BDE247,299,2100,2153,2154)的浓度范围在0150—9101ngΠg,平均为218ngΠg[12]。

在水生生物中也是这样,如1978—1988年安大略湖鲑鱼中的P BDEs水平增加了100倍[13]。2001年美国弗吉尼亚州淡水鱼中P BDEs的含量达47000 ppb[14]。海豚、鲑鱼中含量高达8000ppb[9]。鱼组织中的P BDEs起支配作用的是BDE247、BDE299、BDE2 100和BDE2153[15]。

在非生物环境中普遍存在的是含3—10个溴原子的P BDEs的同类物。沉积物中最丰富的是deca2 BDE,最高达到每公斤毫克,其次是BDE247、BDE2 99、BDE2100和BDE2153(每公斤几百微克)[16]。Mai 等[17]对珠江三角区及邻近的中国南海沉积物中的P BDEs的时空分布进行了研究,采集了66个表层沉积物样品,以检测P BDEs的10种同类物(BDE228,2 47,266,2100,299,2154,2153,2138,2183,2209)的浓度。结果BDE2209和∑P BDEs(除BDE2209外,目标化合物P BDEs同类物的总和)的浓度范围分别为014—734ngΠg以及0104—9417ngΠg,平均为4615ngΠg和919 ngΠg。BDE2209的浓度要比∑P BDEs的浓度高1—2个数量级。西班牙在2004年沿其海岸热点地区采集了15个沉积物样品以检测P BDEs等4种环境污染物的含量,得出总P BDEs的浓度范围为217—134 ngΠg干重,其中BDE2209起支配作用,占总P BDEs的50%—99%[18]。

人类接触P BDEs主要是通过食用动物脂肪,与含溴阻燃剂保护的纺织品接触或吸入电子和电气设备挥发的含溴阻燃剂以及其它原因。由于P BDEs 是一类在食物链中积累的化合物,已被认为具有潜在的内分泌阻断能力,对人和动物的代谢会产生干扰。通常含溴低的化合物如tetra2BDE和penta2BDE 在人和动物脂肪中的积累能力比含溴高的化合物,如deca2BDE和octa2BDE高。不过deca2BDE和octa2

・

8

2

2

1

・化　学　进　展第18卷